面向新型电力系统的建筑元胞低碳友好互动技术研究-东南大学_59页_17mb

面向新型电力系统的建筑元胞低碳友好互动技术研究总结

核心内容

本研究聚焦于建筑元胞在新型电力系统中的低碳友好互动技术，旨在通过构建智慧楼宇用能管控平台，实现楼宇与电网的高效协同，推动低碳转型与可持续发展。研究涵盖楼宇能耗分析建模、参与电网友好互动、平台构建与验证以及低碳建筑示范应用等核心内容。

主要观点

• 政策背景：自“十一五”规划以来，中国逐步确立了节能减排、碳强度、能耗总量与能源强度双控，以及碳达峰、碳中和目标，为建筑低碳转型提供了政策支持。
• 技术融合：通过“数据-物理”联合驱动技术，对楼宇用能响应潜力进行建模与分析，提升模型准确度。
• 低碳互动：建筑元胞具备类似储能电池的特性，可参与电力系统的负荷调节，实现与电网的友好互动。
• 示范应用：在溧阳、长兴、安吉等地建设低碳建筑示范项目，推动零碳乡村、智慧农业、绿色工厂等多领域低碳转型。

关键信息

1. 楼宇能耗分析建模

• 多元信息架构：楼宇能耗建模涵盖建筑数据、电气数据、环境数据和行为数据，数据来源广泛，种类多样。
• 热过程模型：基于热平衡公式，分析楼宇内外扰对温度的影响，实现对楼宇能耗的动态建模。
• 响应潜力模型：包括容量、速率、概率三个维度，考虑楼宇中可调负荷的特性，如空调、电动汽车等。
• 算例分析：通过夏季典型日数据验证模型的有效性，结果显示数据-物理联合驱动算法的准确度超过90%。

2. 参与电网友好互动

• 小微负荷辨识：将负荷分为可中断与不可中断类型，分别进行响应潜力评估。
• 聚合潜力评估：利用海量小微负荷聚合模型，评估楼宇在不同响应时长下的潜力，优化响应策略。
• 最优响应策略：考虑楼宇的蓄热特性，实现负荷的精准调控，提升系统稳定性。

3. 平台构建与验证

• 智慧楼宇用能管控平台：涵盖计量、通信、应用等多个模块，实现楼宇能耗监测、分析、调控与优化。
• 通信技术对比：列举了多种通信技术（如Zigbee、Wi-Fi、LoRa等），分析其传输速率、距离、延时、安全性等特性，为平台构建提供技术支持。
• 平台功能：支持需求响应、电力现货交易、辅助服务、能效碳效分析等功能，成为新型供用电关系和能源生态的重要载体。

4. 低碳建筑示范应用

• 溧阳“电动溧阳”项目：推动交通、工业、农业等领域的电动化与储能应用，建设智慧充电桩、光储充一体化平台等。
• 长兴零碳民宿集群：结合光伏、智能控制、智慧农业等技术，实现零碳目标。
• 安吉绿色共富乡村：融合零碳建筑、零碳交通、零碳农业等元素，探索双碳目标下的发展路径。
• 双碳示范园区：通过分布式能源监测、能碳排放分析、光储充运维优化，提升园区低碳水平。

技术特点

• 跨部门、跨层级、跨领域数据归集：整合多源异构数据，实现全面分析。
• 源网荷协同的电碳追踪与评价：通过电力基因技术，实现对楼宇用能碳排的精准管控。
• 人工智能驱动的低碳调度决策：利用AI算法，提升楼宇参与电网互动的智能化水平。

创新点

• 考虑有功-无功耦合的间接碳排：引入新的碳排计算方法，提升模型的准确性。
• 挖掘能碳映射特征：分析电力与其他能源之间的碳排放关系，实现多能互补。
• 多电压等级潮流碳流转换拓扑：研究不同电压等级下的碳流变化，优化电网调度策略。
• 多电源的经济-碳排-安全调度策略：探索多种能源类型的协同调度，实现低碳、经济与安全的平衡。

平台构建

• 计量模块：包括智能电表、用电物联终端等，实现楼宇能耗的精准监测。
• 通信模块：采用多种通信技术，确保数据传输的稳定性与安全性。
• 应用模块：涵盖负荷管理、碳排放监测、需求响应等，实现楼宇与电网的深度互动。

低碳建筑示范

• 零碳乡村建设：在溧阳、长兴、安吉等地实施零碳乡村项目，推动绿色建筑、智慧农业、新能源应用等。
• 绿色工厂与能源互联网：通过能碳监控系统，实现工业生产的低碳转型。
• 智慧农业项目：在南京农业大学白马基地，实现智慧大棚、渔光互补、应急电源车等技术集成，推动农业低碳发展。

总结

本研究通过数据-物理融合建模、低碳调度算法、智慧平台构建与示范应用，系统性地推动建筑元胞与新型电力系统的低碳友好互动，为实现“双碳”目标提供了重要技术支撑。